TiO2納米棒的制備、改性及其光電化學性能研究.pdf

1、利用太陽能水解制氫是緩解能源危機并改善環境污染的有效途徑，而以金屬氧化物半導體薄膜作為催化劑實現光電化學水解制氫是當前備受關注的一個研究方向，其中最關鍵的環節是開發高效廉價的半導體光陽極材料。納米半導體材料TiO2廉價、無毒、化學穩定性好，且具有良好的載流子傳輸效率，是一種理想的光電材料和光催化材料。在光電化學水解領域，各種形貌的TiO2材料都得到了廣泛的探索研究，其中TiO2納米棒結構以其良好的載流子分離、傳輸和吸光性能備受青睞。此外

2、，眾多研究人員也在持續深入探索TiO2納米材料的多樣改性方法。
　　本文從材料和工藝的角度出發，考慮材料的能級匹配對光電化學性能的影響和氫化處理對半導體材料的改性，設計了由TiO2納米棒和ZnO納米顆粒組成的異質結包覆結構，并將此異質結進行氫化處理，得到了氫化處理的TiO2/ZnO異質結結構。本文主要從以下兩方面展開研究：
　　(1)采用水熱法在FTO導電玻璃基底上直接生長TiO2納米棒薄膜，通過改變鈦酸四正丁酯（TBOT）

3、的用量來探究TiO2納米棒的形貌規律，優選出由1.2mL TBOT用量制備所得的TiO2納米棒用于后續異質結包覆。采用沉積晶種和水熱生長兩步法制備TiO2/ZnO異質結結構，通過研究晶種溶液醋酸鋅的濃度來探究TiO2/ZnO的形貌規律，確定醋酸鋅的用量，并對不同晶種用量所得的TiO2/ZnO異質結進行綜合表征及光電化學性能測試。
　　(2)優化異質結結構的制備工藝，采用更為簡便的溶液滴涂法一步實現ZnO顆粒的包覆，并對其進行氫化處